JPH0319219A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH0319219A JPH0319219A JP15345589A JP15345589A JPH0319219A JP H0319219 A JPH0319219 A JP H0319219A JP 15345589 A JP15345589 A JP 15345589A JP 15345589 A JP15345589 A JP 15345589A JP H0319219 A JPH0319219 A JP H0319219A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、コンタクト孔を形成する半導体集積回路の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術
近年、微細加工技術の進展によシ、半導体集積回路に使
用されるコンタクト孔（拡散配線層もしくは多結晶シリ
コン配線層と、金属配線層とのコンタクト孔）の寸法は
非常に小さくなってきた。
用されるコンタクト孔（拡散配線層もしくは多結晶シリ
コン配線層と、金属配線層とのコンタクト孔）の寸法は
非常に小さくなってきた。
寸法の小さなコンタクト孔では孔側壁に充分な傾斜を与
えないと，孔側壁部での金属配線層のステップカパレー
ジが極めて悪くなジ、信頼性上の問題をおこすことがあ
る。現在コンタクト孔側壁に適度の傾斜を与えるために
最も多く用いられている技術は、コンタクト孔開孔後に
、層間絶縁膜のＰＳＧ膜もしくはＢＰＳＧ膜のりフロー
を行う方法である（例えば、日経エレクトロニクス別冊
ｒマイクロデバイセズ』，日経マグロウヒノレ社刊、１
９８３年８月発行，７４頁）。第２図を用いて従来の，
リフローを用いたコンタクト孔形戊技術を簡単に説明す
る。拡散配線層２あるいは多結晶シリコン配線層４を形
成したシリコン基板上に層絶縁膜としてＰＳＧもしくは
ＢＰＳＧ膜８を形成し、この層間絶縁膜にフォトレジス
トを用いたドライエッチング技術を用いて、コンタクト
孔１０を形成し、コンタクト孔底部に拡散配線層２もし
くは多結晶シリコン配線層４の表面を露出させる〔第２
図（ａ）〕。次に９００℃程度の温度でリフローの熱処
理を行う。ＰＳＧもしくはＢＰＳＧ膜は熱処理中に粘性
を減じて流動し、表面張力に従ったなだらかな形状を示
す。リフローによりコンタクト側壁は第２図ｂに示すよ
うななだらかな傾斜を示す。この技術によシ，コンタク
ト部における金属配線のステップカバレージは良く改善
される。
えないと，孔側壁部での金属配線層のステップカパレー
ジが極めて悪くなジ、信頼性上の問題をおこすことがあ
る。現在コンタクト孔側壁に適度の傾斜を与えるために
最も多く用いられている技術は、コンタクト孔開孔後に
、層間絶縁膜のＰＳＧ膜もしくはＢＰＳＧ膜のりフロー
を行う方法である（例えば、日経エレクトロニクス別冊
ｒマイクロデバイセズ』，日経マグロウヒノレ社刊、１
９８３年８月発行，７４頁）。第２図を用いて従来の，
リフローを用いたコンタクト孔形戊技術を簡単に説明す
る。拡散配線層２あるいは多結晶シリコン配線層４を形
成したシリコン基板上に層絶縁膜としてＰＳＧもしくは
ＢＰＳＧ膜８を形成し、この層間絶縁膜にフォトレジス
トを用いたドライエッチング技術を用いて、コンタクト
孔１０を形成し、コンタクト孔底部に拡散配線層２もし
くは多結晶シリコン配線層４の表面を露出させる〔第２
図（ａ）〕。次に９００℃程度の温度でリフローの熱処
理を行う。ＰＳＧもしくはＢＰＳＧ膜は熱処理中に粘性
を減じて流動し、表面張力に従ったなだらかな形状を示
す。リフローによりコンタクト側壁は第２図ｂに示すよ
うななだらかな傾斜を示す。この技術によシ，コンタク
ト部における金属配線のステップカバレージは良く改善
される。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来のりフローを用いたコンタクト形成
技術では，リフローの熱処理前にコンタクト孔底部に拡
散配線層２もしくは多結晶シリコン配線層４の表面を露
出させる。リフローの熱処理中には、ＰＳＧもしくはＢ
ＰＳＧ膜８から大量の燐原子釦よび燐化合物分子あるい
はホウ素原子およびホウ素化合物分子（ＢＰＳＧ膜場合
）が外方向拡散する（第２図０’） ｔ １ｓ ）。外
方向拡散した燐あるいはホウ素は、露出している拡散配
線層もし〈は多結晶シリコン配線層に入る。侵入した不
純物の電導形が拡散配線層もしくは多結晶シリコン配線
層の電導形と逆の場合には，コンタクト表面の有効不純
物濃度が下がりコンタクト抵抗が極めて高くなる。
技術では，リフローの熱処理前にコンタクト孔底部に拡
散配線層２もしくは多結晶シリコン配線層４の表面を露
出させる。リフローの熱処理中には、ＰＳＧもしくはＢ
ＰＳＧ膜８から大量の燐原子釦よび燐化合物分子あるい
はホウ素原子およびホウ素化合物分子（ＢＰＳＧ膜場合
）が外方向拡散する（第２図０’） ｔ １ｓ ）。外
方向拡散した燐あるいはホウ素は、露出している拡散配
線層もし〈は多結晶シリコン配線層に入る。侵入した不
純物の電導形が拡散配線層もしくは多結晶シリコン配線
層の電導形と逆の場合には，コンタクト表面の有効不純
物濃度が下がりコンタクト抵抗が極めて高くなる。
本発明の目的は、従来のりフローを用いたコンタクト形
成技術が持つ上記の問題点を解決することにある。
成技術が持つ上記の問題点を解決することにある。
課題を解決するための手段
本発明では問題を解決するための手段として、多結晶シ
リコン配線層もしくは拡散配線層を形威した半導体基板
上にシリコン窒化膜を形成する工程と，前記窒化膜上に
シリコン薄膜を形成する工程と，前記シリコン薄膜上に
燐ガラス（ＰＳＧ）膜あるいはホウ素・燐ガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜を形成する工程と、フォトレジストをマスクと
して前記燐ガラス膜もしくは前記ホウ素・燐ガラス膜を
コンタクト孔を形成する部分で選択的に除去して開孔部
において前記シリコン薄膜表面を露出させる工程と、酸
化雰囲気で熱処理を行い前記シリコン薄膜層を全てシリ
コン酸化膜に変換するりフロー工程と、シリコン酸化膜
督よびシリコン窒化膜をエッチングして前記開孔部で前
記多結晶シリコン配線層表面もしくは前記拡散配線層表
面を露出させる工程とを用いる。
リコン配線層もしくは拡散配線層を形威した半導体基板
上にシリコン窒化膜を形成する工程と，前記窒化膜上に
シリコン薄膜を形成する工程と，前記シリコン薄膜上に
燐ガラス（ＰＳＧ）膜あるいはホウ素・燐ガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜を形成する工程と、フォトレジストをマスクと
して前記燐ガラス膜もしくは前記ホウ素・燐ガラス膜を
コンタクト孔を形成する部分で選択的に除去して開孔部
において前記シリコン薄膜表面を露出させる工程と、酸
化雰囲気で熱処理を行い前記シリコン薄膜層を全てシリ
コン酸化膜に変換するりフロー工程と、シリコン酸化膜
督よびシリコン窒化膜をエッチングして前記開孔部で前
記多結晶シリコン配線層表面もしくは前記拡散配線層表
面を露出させる工程とを用いる。
作 用
本発明では、層間絶縁膜は上からＰＳＣｉ又はＢＰＳＧ
膜，シリコン薄膜，シリコン窒化膜という構造になって
いる。シリコン薄膜はフォトレジストを用いてＰＳＧ又
はＢＰＳＣｉ膜をエッチングしてコンタクト孔を開孔す
る際に、エッチングストッパーの役割を果たし、下層の
シリコン窒化膜が除去されてし１うのを防止している。
膜，シリコン薄膜，シリコン窒化膜という構造になって
いる。シリコン薄膜はフォトレジストを用いてＰＳＧ又
はＢＰＳＣｉ膜をエッチングしてコンタクト孔を開孔す
る際に、エッチングストッパーの役割を果たし、下層の
シリコン窒化膜が除去されてし１うのを防止している。
現在一般に用いられているシリコン酸化膜のドライエッ
チング法では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とに大
きなエッチング選択比を持たせるのは困難である。一方
シリコン酸化膜とシリコン薄膜（多結晶シリコン膜ある
いは非品質シリコン膜）には大きな選択比を持たせるの
は容易である。したがってコンタクト開孔底部に確実に
シリコン窒化膜を残存させるためには、このシリコン薄
膜層の形成が有効である。エッチングストッパーの役割
りを果たしたシリコン薄膜は、リフロー時の酸化雰囲気
での熱処理によって全て酸化され、絶縁物の二酸化シリ
コン層となる。従って層間絶縁膜の絶縁特性には影響を
与えない。なおシリコン薄膜層の酸化の際には，下層の
シリコン窒化膜が酸化剤のパリアとして働くので、よシ
下層の拡散配線層や多結晶シリコン配線層が酸化される
ことはない。
チング法では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とに大
きなエッチング選択比を持たせるのは困難である。一方
シリコン酸化膜とシリコン薄膜（多結晶シリコン膜ある
いは非品質シリコン膜）には大きな選択比を持たせるの
は容易である。したがってコンタクト開孔底部に確実に
シリコン窒化膜を残存させるためには、このシリコン薄
膜層の形成が有効である。エッチングストッパーの役割
りを果たしたシリコン薄膜は、リフロー時の酸化雰囲気
での熱処理によって全て酸化され、絶縁物の二酸化シリ
コン層となる。従って層間絶縁膜の絶縁特性には影響を
与えない。なおシリコン薄膜層の酸化の際には，下層の
シリコン窒化膜が酸化剤のパリアとして働くので、よシ
下層の拡散配線層や多結晶シリコン配線層が酸化される
ことはない。
シリコン窒化膜はコンタぢト孔開孔後のりフロー工程に
かいて，ＰＳＧ又はＢＰＳＧ膜から外方向拡散したリン
やホウ素が、拡散配線層表面や多結晶シリコン配線層表
面に侵入するのを防止する役割をはたす。衆知のように
、シリコン窒化膜中の燐，ホウ素の拡散係数は、シリコ
ン酸化膜中よう小さい。シリコン窒化膜層の働きにより
、不純物浸入によってコンタクト抵抗増加をひき釦こす
ことなく，リフローによってコンタクト孔側壁に傾斜を
つけることができる。
かいて，ＰＳＧ又はＢＰＳＧ膜から外方向拡散したリン
やホウ素が、拡散配線層表面や多結晶シリコン配線層表
面に侵入するのを防止する役割をはたす。衆知のように
、シリコン窒化膜中の燐，ホウ素の拡散係数は、シリコ
ン酸化膜中よう小さい。シリコン窒化膜層の働きにより
、不純物浸入によってコンタクト抵抗増加をひき釦こす
ことなく，リフローによってコンタクト孔側壁に傾斜を
つけることができる。
実施例
本発明の実施例を、第１図を用いて説明する。
本実施例は多結晶シリコングー｝ＭＯＳ型半導体集積回
路への適用例である。シリコン基板１上に通常の半導体
集積回路の製造方法によって，拡散配線層２，多結晶シ
リコン配線層４を含む、集積回路の各能動素子，受動素
子を形威した後〔第１図（ａ） ） ，膜厚２ ０ ｎ
ｍのシリコン窒化膜６を減圧ＣＶＤ法によう形成する〔
第１図（ｂ）〕。続いて膜厚２０ｎｍの多結晶シリコン
薄膜層７を減圧ＣＶＤ法によυ形成し〔第１図（Ｃ）
）．続いて膜厚８００ｎｍ，燐濃度６重量％，ホウ素濃
度２重量％の燐・ホウ素ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）８をＣ
ＶＤ法によう形成する〔第１図（ロ）〕。次にフォトレ
ジスト９を用いて、ＢＰＳＧ膜８を弗素系のガスを用い
たドライエッチング法によシ選択的に除去し，コンタク
ト孔１０を形成する。コンタクト孔１０の寸法は直径約
１．６μｍである。ＢＰＳＧ膜８のエッチングは、多結
晶シリコン薄膜７がコンタクト孔１０底部に露出する１
で行う。木実施例では，ＢＰＳＧ膜のエッチング速度は
、多結晶シリコン薄膜のエッチング速度の２０倍以上あ
るので、コンタクト孔のエッチングを多結晶シリコン薄
膜７で停止させるのは容易である〔第１図（ｅ）〕。
路への適用例である。シリコン基板１上に通常の半導体
集積回路の製造方法によって，拡散配線層２，多結晶シ
リコン配線層４を含む、集積回路の各能動素子，受動素
子を形威した後〔第１図（ａ） ） ，膜厚２ ０ ｎ
ｍのシリコン窒化膜６を減圧ＣＶＤ法によう形成する〔
第１図（ｂ）〕。続いて膜厚２０ｎｍの多結晶シリコン
薄膜層７を減圧ＣＶＤ法によυ形成し〔第１図（Ｃ）
）．続いて膜厚８００ｎｍ，燐濃度６重量％，ホウ素濃
度２重量％の燐・ホウ素ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）８をＣ
ＶＤ法によう形成する〔第１図（ロ）〕。次にフォトレ
ジスト９を用いて、ＢＰＳＧ膜８を弗素系のガスを用い
たドライエッチング法によシ選択的に除去し，コンタク
ト孔１０を形成する。コンタクト孔１０の寸法は直径約
１．６μｍである。ＢＰＳＧ膜８のエッチングは、多結
晶シリコン薄膜７がコンタクト孔１０底部に露出する１
で行う。木実施例では，ＢＰＳＧ膜のエッチング速度は
、多結晶シリコン薄膜のエッチング速度の２０倍以上あ
るので、コンタクト孔のエッチングを多結晶シリコン薄
膜７で停止させるのは容易である〔第１図（ｅ）〕。
次にフォトレジスト９を除去した後、９００℃，水蒸気
雰囲気で６０分の熱酸化処理を行う〔第１図（０〕。
雰囲気で６０分の熱酸化処理を行う〔第１図（０〕。
この熱処理（リフロー）によｌ，ＢＰＳＧ膜８は流動し
，コンタクト孔側壁の傾斜はゆるやかになる。！たこの
熱処理によシ、多結晶シリコン薄膜７は完全に酸化され
、膜厚約４０ｎｍのシリコン酸化膜１１となる。シリコ
ン基板上の拡散配線層２や多結晶シリコン配線層４は、
シリコン窒化膜６が酸化剤の拡散をさ會たげるので、酸
化されない。次に，弗素系のガスを用いたドライエッチ
ング法によう，シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を
約８ ０ ｎｍエッチングする〔第１図（φ〕。この工
程によう、コンタクト孔１０底部に拡散配線層２および
多結晶シリコン配線層４が露出する。
，コンタクト孔側壁の傾斜はゆるやかになる。！たこの
熱処理によシ、多結晶シリコン薄膜７は完全に酸化され
、膜厚約４０ｎｍのシリコン酸化膜１１となる。シリコ
ン基板上の拡散配線層２や多結晶シリコン配線層４は、
シリコン窒化膜６が酸化剤の拡散をさ會たげるので、酸
化されない。次に，弗素系のガスを用いたドライエッチ
ング法によう，シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を
約８ ０ ｎｍエッチングする〔第１図（φ〕。この工
程によう、コンタクト孔１０底部に拡散配線層２および
多結晶シリコン配線層４が露出する。
エッチングによジ、ＢＰＳＧ膜８も膜厚が約８０ｎｍ減
少するが、ＢＰＳＧ膜８の初期厚さ８００ｎｍに対して
は問題にならない量である。最後に、金属膜（本実施例
では膜厚約１μｍのアノレミ合金膜）をスパッタリング
法で被着し、フォトリソグラフィー・ドライエッチング
法を用いて選択的に除去することにより、金属配線層１
２を形成する〔第１図（ロ）〕。
少するが、ＢＰＳＧ膜８の初期厚さ８００ｎｍに対して
は問題にならない量である。最後に、金属膜（本実施例
では膜厚約１μｍのアノレミ合金膜）をスパッタリング
法で被着し、フォトリソグラフィー・ドライエッチング
法を用いて選択的に除去することにより、金属配線層１
２を形成する〔第１図（ロ）〕。
発明の効果
本発明によう、半導体集積回路のコンタクト孔側壁の傾
斜をゆるやかにし、コンタクト孔部分の金属配線層の被
ふぐ率を向上させることができる。
斜をゆるやかにし、コンタクト孔部分の金属配線層の被
ふぐ率を向上させることができる。
本発明によれば、従来の類似技術で問題になったコンタ
クト抵抗値の上昇を完全に防止することができる。
クト抵抗値の上昇を完全に防止することができる。
第１図は本発明の一実施例の工程順断面図、第２図は従
来例の断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・拡散配線
層、３・・・・・・素子分離酸化膜，４・・・・・・多
結晶シリコン配線層、６・・・・・・二酸化シリコン膜
、６・・・・・・シリコン窒化膜、７・・・・・・多結
晶シリコン膜，８・・・・・・ホウ素・燐ガラス膜、９
・・・・・・フォトレジスト、１０・・・・・・コンタ
クト孔部、１１・・・・・・シリコン酸化膜，１２・・
・・・・金属配線層。
来例の断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・拡散配線
層、３・・・・・・素子分離酸化膜，４・・・・・・多
結晶シリコン配線層、６・・・・・・二酸化シリコン膜
、６・・・・・・シリコン窒化膜、７・・・・・・多結
晶シリコン膜，８・・・・・・ホウ素・燐ガラス膜、９
・・・・・・フォトレジスト、１０・・・・・・コンタ
クト孔部、１１・・・・・・シリコン酸化膜，１２・・
・・・・金属配線層。
Claims (1)
- 多結晶シリコン配線層もしくは拡散配線層を形成成した
半導体基板上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記
窒化膜上にシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリコ
ン薄膜上に燐ガラス（ＰＳＧ）膜あるいはホウ素・燐ガ
ラス（ＢＰＳＧ）膜を形成する工程と、フォトレジスト
をマスクとして前記燐ガラス膜もしくは前記ホウ素・燐
ガラス膜を選択的に除去して開孔部で前記シリコン薄膜
表面を露出させる工程と、酸化雰囲気で熱処理を行い前
記シリコン薄膜層を全てシリコン酸化膜に変換する工程
と、前記シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜をエッチ
ングして前記開孔部で前記多結晶シリコン配線層表面も
しくは前記拡散層配線層表面を露出させる工程とを有す
ることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15345589A JPH0319219A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15345589A JPH0319219A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319219A true JPH0319219A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=15562932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15345589A Pending JPH0319219A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0319219A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465121A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-03-02 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04196222A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP15345589A patent/JPH0319219A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465121A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-03-02 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04196222A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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